phân biệt 4 chất lỏng H2O HCl Na2CO3 NaCl (không dùng thêm hóa chất nào khác)
Phân tích và lựa chọn phương pháp
Đây là dạng bài tập nhận biết các chất mà không được dùng thêm thuốc thử từ bên ngoài. Phương pháp giải quyết chung cho dạng bài này là sử dụng chính các hóa chất đã cho để thử lẫn nhau.
Ta có 4 chất lỏng:
- HCl: Một axit mạnh.
- Na₂CO₃: Một muối có tính base (do gốc CO₃²⁻ thủy phân trong nước).
- NaCl: Một muối trung tính.
- H₂O: Nước, dung môi trung tính.
Dựa vào bản chất hóa học của các chất, ta có thể dự đoán được phản ứng đặc trưng sẽ xảy ra giữa axit (HCl) và muối carbonate (Na₂CO₃) để sinh ra khí CO₂. Đây chính là “chìa khóa” để bắt đầu bài toán. Sau khi phân loại được các chất bằng phản ứng hóa học, ta có thể sẽ cần dùng đến một phương pháp vật lý đơn giản như cô cạn (đun nóng để bay hơi nước) để phân biệt các chất còn lại.
Lời giải chi tiết
Bước 1: Trích mẫu thử và cho tác dụng lẫn nhau để phân loại.
– Trích mỗi chất lỏng một ít vào 4 ống nghiệm riêng biệt và đánh số thứ tự (1), (2), (3), (4) để làm mẫu thử.
– Lần lượt cho một mẫu thử tác dụng với các mẫu thử còn lại. Ta có thể kẻ bảng để tiện theo dõi hiện tượng:
| Mẫu thử | (1) | (2) | (3) | (4) |
|---|---|---|---|---|
| (1) | – | Khí thoát ra | Không hiện tượng | Không hiện tượng |
| (2) | Khí thoát ra | – | Không hiện tượng | Không hiện tượng |
| (3) | Không hiện tượng | Không hiện tượng | – | Không hiện tượng |
| (4) | Không hiện tượng | Không hiện tượng | Không hiện tượng | – |
Nhận xét kết quả:
- Ta thấy có một cặp mẫu thử (ví dụ là (1) và (2)) khi trộn với nhau thì có hiện tượng sủi bọt khí. Hai mẫu thử này chính là HCl và Na₂CO₃. Ta gọi đây là Nhóm 1.
- Hai mẫu thử còn lại (ví dụ là (3) và (4)) không cho hiện tượng gì khi tác dụng với các mẫu thử khác. Hai mẫu thử này là H₂O và NaCl. Ta gọi đây là Nhóm 2.
Phương trình hóa học của phản ứng tạo khí:
\[2HCl + Na₂CO₃ → 2NaCl + H₂O + \mathbf{CO₂↑}\]
Bước 2: Phân biệt các chất trong từng nhóm.
Bây giờ, chúng ta cần phân biệt các chất trong mỗi nhóm đã phân loại ở trên.
a) Phân biệt các chất trong Nhóm 2 (H₂O và NaCl):
– Lấy một ít mẫu thử từ mỗi chất trong Nhóm 2 (hai chất không gây ra hiện tượng ở bước 1) và đem đi cô cạn (đun nhẹ trên đĩa thủy tinh hoặc trong bát sứ cho nước bay hơi hết).
- Mẫu thử nào bay hơi hoàn toàn, không để lại bất kỳ dấu vết gì trên dụng cụ thì đó là H₂O.
- Mẫu thử nào sau khi nước bay hơi hết, để lại cặn rắn màu trắng thì đó là dung dịch NaCl.
b) Phân biệt các chất trong Nhóm 1 (HCl và Na₂CO₃):
– Ta cũng sử dụng phương pháp vật lý là đun nóng.
– Lấy một ít mẫu thử từ mỗi chất trong Nhóm 1 (hai chất đã phản ứng với nhau ở bước 1) đem đun nóng nhẹ.
- Mẫu thử nào khi đun nóng có khí mùi xốc, hắc thoát ra thì đó là HCl. (Giải thích: Khí hydrogen chloride HCl tan trong nước tạo thành dung dịch axit clohydric. Liên kết này không bền với nhiệt, khi đun nóng, khí HCl sẽ thoát ra).
- Mẫu thử còn lại khi đun nóng chỉ bay hơi nước mà không có khí mùi đặc trưng thoát ra thì đó là dung dịch Na₂CO₃.
Tổng kết
Bằng cách kết hợp phương pháp hóa học (cho các chất tác dụng lẫn nhau) và phương pháp vật lý (cô cạn, đun nóng), ta đã phân biệt được cả 4 chất lỏng ban đầu mà không cần dùng thêm hóa chất nào khác.
- Dùng phản ứng tạo khí CO₂ để tìm ra nhóm {HCl, Na₂CO₃} và nhóm {H₂O, NaCl}.
- Dùng phép thử cô cạn để phân biệt H₂O (không có cặn) và NaCl (có cặn trắng).
- Dùng phép đun nóng để phân biệt HCl (có khí mùi xốc) và Na₂CO₃ (không có hiện tượng đặc biệt).
Chúc các em học tốt
* Trích mẫu thử :
– Cho các chất tác dụng với nhau ta được:
+Không có hiện tượng là \(H_2O \) và \(NaCl\) (Nhóm \(I\))
+Có khí bay ra là \(Na_2CO_3\) và \(HCl\) ( Nhóm \(II\))
– Cô cạn nhóm I :
+Có cặn phía dưới là NaCl
+Còn lại là \(H_2O\)
Cho từ từ 2 chất ở nhóm II lần lượt vào nhau
+Khi cho \(HCl\) từ từ vào dd \(Na_CO_3\)thì lúc đầu chưa có khí bay ra,khi HCl dư mới có khí bay ra
+Khi cho \(Na_2CO_3\) từ từ vào dd \(HCl\) thì tạo khí ngay lập tức
\(PT : HCl + Na_2CO_3 -> NaCl + NaHCO_3\)
\( NaHCO_3 + HCl -> NaCl + CO_2 + H_2O\)
Đáp án:
Giải thích các bước giải:
trích mẫu thử và dánh stt
cho lần lượt các mẫu thử tác dụng đôi một với nhau
cặp chất tạo khí là: \(HCl\) và \(Na_2CO_3\) (n1)
cặp chất k có hiện tượng là \(H_2O\) và \(NaCl\) (n2)
cô cạn nhóm 2:
bay hơi hết là \(H_2O\)
còn cặn dưới ống nghiệm là \(NaCl\)
với 2 chất ở n1: đổ từ từ mẫu (A) vào mẫu (B)
+ nếu xuất hiện khí ngay thì A là \(Na_2CO_3\) còn B là \(HCl\)
\(Na_2CO_3 + HCl -> NaCl + H_2O + CO_2\)
+ ko có hiện tượng một lúc sau thì tạo khí thì A là \(HCl\) còn B là \(Na_2CO_3\)
\(HCl + Na_2CO_3 -> NaCl + NaHCO_3\)
\(HCl + NaHCO_3 -> NaCl + H_2O + CO_2\)
Chúc bạn học tốt~